KR20010030852A - 비쥬얼 디스플레이 - Google Patents

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KR20010030852A
KR20010030852A KR1020007003510A KR20007003510A KR20010030852A KR 20010030852 A KR20010030852 A KR 20010030852A KR 1020007003510 A KR1020007003510 A KR 1020007003510A KR 20007003510 A KR20007003510 A KR 20007003510A KR 20010030852 A KR20010030852 A KR 20010030852A
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KR1020007003510A
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쿠퍼앤소니존
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브룩스 나이즐
컴플리트 멀티레이어 솔루션즈 리미티드
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Publication date
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Abstract

비쥬얼 디스플레이용 전계 효과 방출 소자(100)는 세라믹 기판(1)을 구비한다. 상기 기판의 일 방출측면(2)상에 도전성 이미터 및 게이트 라인 스트라이프(4, 5)의 격자를 포함하는 방출층(3)을 구비하고 있다. 상기 이미터 및 게이트 스트라이프의 전기적 접속을 위하여, 상기 기판은 구멍(16)을 구비하고 있으며, 상기 구멍 내로 스트립 재료(또는, 다른 도전성 재료)가 바이어스(17)로서 연장된다. 상기 디바이스 기판은 서로 접합된 몇 개의 기판층(11, 12, 13, 14)으로 제조되어 있다. 각 층 피이스는 스트립과 동일한 재료로 제조된 상호 접속 바이어스(20) 및 그 대향면내로 세팅된 접속 스트립(19)을 구비한다. 인접 층들의 접속 스트립들이 접하거나, 적어도 일층의 바이어스가 다음층의 접속 스트립과 접하여 전기 접점을 제공한다. 상기 접속 스트립 및 바이어스는 그 접속부가 일반적으로 0.0125"의 스트라이프 피치로부터 접점 패드(18)에 접속될 일반적으로 0.050"의 드라이버 칩 접점의 피치까지 확장 또는 증가되도록 배열되어 있다.

Description

비쥬얼 디스플레이{Visual display}
컴퓨터 등의 데이터 처리 장치를 위한 비쥬얼 디스플레이는 일반적으로 음극선관 형식이다. 이들은 일반적으로 그 사이즈 치수, 즉, 일반적으로 그 코너에서 코너까지 또는 대각선 치수 정도의 깊이를 가지고 있다. 상기 비쥬얼 디스플레이의 사용시에 이 깊이로 인한 불편 사항이 발생된다. 최근에는 랩탑(laptop) 컴퓨터가 점점 널리 사용되어지고 있다. 이 랩탑 컴퓨터는 일반적으로 액정 형태의 "평면" 스크린 디스플레이를 사용하고 있다.
평면 스크린 음극선관을 구비한 디스플레이를 제공하기 위하여 많은 제안이 고안되어 왔다. 이들은 미국 특허 제3,755,704호의 발명자의 이름을 따서 스핀트 캐소드(Spindt cathodes)라 공지되어 있다. 본 명세서에서는 이를 전계 방출 소자라 지칭한다.
본 발명은 데이터 처리 장치에 주로 사용되는 비쥬얼 디스플레이에 관한 것이다. 그러나, 상기 비쥬얼 디스플레이는 데이터 처리 장치에만 전적으로 사용되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 방출 소자의 일부의 사시도.
도 2는 도 1의 소자의 부분 확대 단면도.
도 3은 이미터 스트라이프의 스크린 프린팅 준비가 되어 있는 스템핑 및 천공된 기판의 사시도.
도 4는 이미터 스트라이프의 스크린 프린팅 이후의 도 3의 부분 확대 단면도.
도 5는 게이트 라인의 스크린 프린팅 이후의 상태를 도시하는 부분 단면도.
도 6은 화이어링을 위해 조립된 복수의 기판 피이스의 측면도.
도 7은 다른 기판 및 전기 접속 트랙 레이업 방법을 도시하는 부분 측면도.
도 8은 게이트의 에칭을 제어하기 위한 포토레지스트층을 도시하는 도 5와 유사한 도면.
도 9는 본 발명의 제 2 방출 소자의 사시도.
도 10은 제 2 방출 소자의 후면의 부분 평면도.
도 11은 본 발명의 제 3 방출 소자를 도시하는 도 9와 유사한 도면.
도 12는 기판층 그 자체는 도시되어 있지 않은 상태로 특정 바이어스 및 도전성 트랙을 도시하는 본 발명의 제 3 방출 소자의 후면으로부터 도시한 도 9와 유사한 부분도.
도 13은 도 11의 방출 소자의 전방 기판층내의 바이어스와 후면상의 각 드라이버 칩의 레이아웃의 개략적인 평면도.
도 14는 그 전면판의 설치 이전에 본 발명의 비쥬얼 디스플레이 유니트의 사시도.
도 15는 내부 스페이서를 보다 확대된 상태로 도시하는 그 전면판이 설치된 상태의 도 9의 소자의 부분확대 단면도.
도 16은 도 14의 비쥬얼 디스플레이 유니트의 전면판상의 외부 스페이서의 부분 파단 사시도.
도 17은 전면판이 도시되지 않은 상태로 본 발명의 대형 비쥬얼 디스플레이 유니트를 도시하는 도 14와 유사한 도면.
도 18은 도 17의 비쥬얼 디스플레이 유니트의 하면도.
도 19는 그 캐리어상에 방출 소자를 위치설정하기 위한 배열을 도시하는 도 15와 유사한 도면.
도 20은 그 캐리어상에 방출 소자를 위치설정하기 위한 다른 배열을 도시하는 본 발명의 다른 비쥬얼 디스플레이의 코너의 평면도.
도 21은 도 20의 선택적인 위치설정 배열을 도시하는 도 19와 유사한 도면.
도 22는 본 발명의 단일 기판층 비쥬얼 디스플레이의 부분 측면 단면도.
도 23은 본 발명의 이중 기판 비쥬얼 디스플레이를 도시하는 도면.
도 24는 본 발명에 따른 조립 장치의 블록 다이어그램.
도 25는 전면판이 아웃라인내에서만 도시되어 있는 상태의 조립 스테이션의 부분 측단면도.
도 26은 전면판이 없는 상태로 도시된 조립 스테이션의 측단면도.
도 27은 밀봉 챔버의 측단면도.
도 28은 본 발명에 따른 증발성 게터를 도시하는 도 15와 유사한 도면.
도 29는 본 발명에 따른 다른 가변형 게터를 도시하는 비쥬얼 디스플레이 유니트의 코너의 부분 평면도.
도 30은 드라이버 칩을 구비한 본 발명의 비쥬얼 디스플레이 유니트의 측단면도.
도 31은 동일한 디바이스에 의해 세정되도록 구성된 방출 소자의 사시도.
도 32는 본 발명의 밀봉 기계의 제 2 실시예를 도시하는 사시도.
도 33은 도 32의 기계의 평면도.
도 34는 도 32의 기계의 정면도.
도 35는 상이하게 구성된 밀봉 장치를 도시하는 도 32와 유사한 도면.
도36은 본 발명의 제 3 밀봉 기계를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 개선된 "평면" 스크린 전계 방출 비쥬얼 디스플레이와 상기 디스플레이를 위한 방출 소자를 제공하는 것이다.
본 출원은 1997년 10월 1일자 영국 특허 출원 제 9720723.7호와 1997년 12월 4 일자 미국 프로비져널 특허 출원 제 60/067,508호를 우선권으로 주장하고 있다. 상기 우선권으로 주장된 출원들은 본 발명의 전계 방출 소자와 상기 전계 방출 소자를 디스플레이내에 밀봉하는 방법 및 그를 위한 장치 양자 모두에 관하여 기술하고 있다. 본 명세서에서는 이들 양자 모두의 특징에 대해서 설명하고 있으나 본 발명의 전계 방출 소자에 대하여서만 청구하고 있다. 밀봉 방법 및 장치에 관하여서는 본 출원과 동일자로 출원되어 병행되고 있는 PCT/US98/20816호에서 청구하고 있다.
본 발명의 제 1 특징에 따라서, 기판과, 상기 기판의 일면상의 방출층을 포함하는 비쥬얼 디스플레이용 전계 효과 방출 소자가 제공되고, 여기서, 상기 방출층은 방출 화소의 어래이로서 배열된 다수의 이미터 및 게이트와, 상기 방출층내에 위치된 상기 이미터 및 게이트로의 도전성 접속부를 구비하고, 상기 기판은 상기 기판 또는 적어도 상기 기판의 전면층을 통해 상기 방출층내의 상기 도전성 접속부의 적어도 일부에까지 연장되어 이미터 및 게이트로의 전기적 접속부를 제공하는 도전성 바이어스를 구비한다.
방출층내의 모든 도전성 접속부는 각각의 바이어스를 갖는다.
상기 방출층내의 도전성 접속부로의 도전성 바이어스를 제공함으로써 상기 접속부에 직접적으로 접촉하게 되고, 따라서, 이미터 및 게이트에 직접적으로 접촉하게 된다. 이는 이미터 및 게이트가 제어 신호에 대하여 실시간으로 응답할 수 있다는 장점을 갖는다. 달리말하면, 이미터 및 게이트의 신속한 스위칭을 제공하고, 따라서, 신속한 비디오 특성을 제공하게 된다.
일반적으로, 상기 도전성 접속부는 상기 바이어스가 직접적으로 연결되는 이미터 및 게이트 라인이다.
선택된 실시예에서, 각 이미터 및 게이트 라인에는 복수개의 바이어스가 연결되어 있다.
바이어스의 단부가 그 라인에 연결될 수 있지만, 바이어스가 이미터 또는 게이트의 본체내에, 즉, 상기 라인상에서 상기 바이어스의 위치의 양 측면에 이미터 또는 게이트가 위치되는 상태로 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 중요한 특징에 따라서, 기판의 후면(상기 이미터면의 반대면)상에 드라이버가 장착된다. 이것은 기판을 통한 바이어스와 조합되어 방출 응답을 강화시킨다.
기판은 전기 접속 트랙과 바람직하게는 드라이버 접점 패드가 그 방출층의 대향면상에 제공되어 있는 단일 층을 구비할 수 있다.
일반적으로, 기판은 상기 전면 기판층에 부가된 하나 이상의 기판층을 구비하고, 상기 각 부가적인 기판층은 그를 통한 도전성 바이어스를 구비하고, 상기 각 인접 기판층쌍 사이의 경계면에는 상기 인접 층쌍의 바이어스의 전기적 상호 접속을 위해 전기적 상호접속 트랙이 제공되며, 상기 전면 기판층에 대향한 부가적인 기판층 중 하나의 외측 후면상에는 전기 접속 트랙 및 바람직하게는 드라이버 접점 패드가 제공된다. 이 배열은 드라이버에 대한 접속을 위해 게이트 및 이미터 라인의 피치가 점진적으로 벌어지도록(fanned out) 한다.
부가적으로, 전계 방출 소자는 일반적으로 상기 전면 기판층과 후면 기판층 사이에 하나 이상의 부가적인 중간 기판층을 포함한다.
각 인접한 기판층 쌍 사이의 경계면에 제공된 전기적 상호접속 트랙은 경계면에 있는 각 기판층들 중 단 하나에만 제공되고, 일층의 바이어스와 다른층의 트랙 사이에 층간 접촉부가 제공될 수 있다. 선택적으로, 전기적 상호접속 트랙은 경계면에 있는 각 기판층 양자 모두상에 제공되고, 일층의 트랙과 다른 층의 트랙 사이에 층간 접촉부가 제공될 수 있다.
전면 기판층으로부터 다음 기판층으로의 어떠한 게이트 라인 또는 이미터 라인 접속 바이어스도 다음 기판층내의 바이어스와 일치되지 않는 것이 바람직하다.
게이트 라인 및 이미터 라인 바이어스는 적어도 기판층내에 배열되고, 상기 기판층은 두 개의 교호 지향 방향으로 정렬된 일련의 바이어스의 어래이의 방출층을 구비하고, 상기 두 개의 지향 방향은 상기 어래이내의 이미터 및 게이트 라인 방향에 대해 오프셋되어 있으며, 모든 상기 일련의 바이어스들은 하나 또는 나머지 지향 방향에 평행하다. 정렬된 일련의 바이어스의 어래이는 지그재그 어레이일 수 있고, 상기 지그재그의 각 변 사이에 갭이 형성되어 있다. 일 특정 배열에서, 상기 교호 지향 방향 중 하나는 정렬된 일련의 바이어스의 지향 방향과 동일하고, 교호의 일련의 바이어스는 그 자체적으로는 정렬되어 있지만 평행하지는 않다.
상기 기판은 세라믹인 것이 바람직하며, 특히 표면판 등의 비쥬얼 디스플레이의 다른 콤포넌트와의 열 팽창의 호환성을 제공하도록 일반적으로는 알루미나를 사용한다. 상기 바이어스는 기판층내의 구멍이며, 이들은 소결된 금속성 재료로 충진되어 있다.
전기 도전성 접속부, 라인, 접속 트랙 및 상호접속 트랙 중 적어도 일부는 상기 기판층의 재료내로 국부적으로 묻혀 들어가 있다. 특히, 이미터 라인은 그 방출 측면이 기판의 방출 측면과 일치되는 것이 바람직하며, 평면 유전층이 상기 방출 라인과 게이트 라인을 격리시키는 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 유전층의 이미터 라인 측면상에는 저항층이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 기판은 포스퍼 여기 라인을 위해 기판을 통한 전기 접속부를 제공하는 도전성 트랙과 부가적인 바이어스를 포함한다.
부가적인 양호한 특성에 따라, 기판의 후면은 비쥬얼 디스플레 이내로 상기 소자를 납땜 접속하기 위한 외주 금속성 스트라이프를 구비한다.
부가적으로, 전력 및 신호 공급 트랙은 상기 후면층의 후면상에 제공되어 드라이버에 전력 및 제어 신호를 제공하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 게이트는 게이트 라인 스트라이프내의 원형 구멍이고, 유전층내의 보이드를 통해 게이트 구멍을 향해 돌출하는 뾰족한 형상의 이미터를 구비한다.
본 발명의 제 2 특징적인 형태에 따라서, 본 발명의 제 1 특징적인 형태의 전계 방출 소자와, 상기 방출 소자 화소에 의해 선택적으로 여기될 수 있는 인 재료를 포함하는 글래스 표면판과, 상기 표면판을 상기 방출 소자에 대해 외주를 따라 밀봉하는 용융된 밀봉 재료를 포함하고, 그에 의해, 상기 표면판은 상기 방출 소자의 방출층으로부터 평행하게 이격되게 되며, 그 사이의 간격은 진공화되는 비쥬얼 디스플레이가 제공된다.
상기 밀봉 재료는 상기 표면판과 방출 소자 사이에 직접적으로 개재될 수 있다. 그러나, 밀봉 재료는 상기 표면판과 방출 소자 사이에 개재된 벽상에 제공되는 것이 바람직하다.
선택된 실시예에서, 비쥬얼 디스플레이는 그 방출층의 반대편의 상기 방출 소자의 표면에 부착된 캐리어를 포함한다.
양호한 배열은 용융된 밀봉 재료가 외주벽상에 제공되고, 상기 외주벽은 L형 단면으로 제조되어 표면판을 향해 연장되는 캐리어의 하나의 리브를 형성하거나, 캐리어에 대하여 밀봉되어 그로부터 표면판으로 연장되며, 상기 표면판은 용융된 밀봉 재료에 의해 상기 벽에 대해 밀봉되고, 상기 방출 소자는 방출 소자의 방출층의 반대편 표면에서 캐리어에 밀봉식으로 부착되게 된다.
방출 소자는 접착제에 의해 캐리어에 고정될 수 있지만, 선택된 실시예에서는 상기 방출 소자가 캐리어에 납땜되게 된다.
방출 소자 및 외주 캐리어 벽은 상호보완적으로 형성되어 캐리어상에 방출 소자를 위치시킨다. 일 실시예에서, 외주 캐리어벽은 공간을 형성하고, 상기 공간내로 방출 소자가 상기 방출 소자와 벽 사이에 무시가능할 만한 간격을 가지는 상태로 끼워지게 된다. 다른 실시예에서, 외주 캐리어벽은 방출 소자 보다 큰 공간을 형성하고, 상기 벽 중 하나와 방출 소자, 바람직하게는 방출 소자가 나머지 하나를 결합하기 위한 돌출부를 가지며, 상기 돌출부 사이에 방출 소자와 벽 사이에 간격이 생기도록 방출 소자를 위치시킨다.
상기 방출 소자에는 전자 콤포넌트가 납땜되게 되기 때문에, 캐리어의 납땜은 고온 땜납으로 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 소자와 캐리어의 정합부는 상호보완적인 금속성 트랙을 구비하고 있으며, 그중 하나에 땜납이 미리 도포되어 있다. 상기 캐리어 및 세라믹 기판의 후면층은 고온 땜납에 의해 접속되어 있는 금속성 트랙을 포함하여 전력과 구동 신호를 소자로 접속시킨다. 선택적으로, 커넥터는 후술될 방식으로 세라믹 기판에 직접적으로 부착될 수 있다.
캐리어는 세라믹 기판과 동일한 재료, 특히, 유사한 열 팽창 계수를 제공하는 재료인 것이 바람직하다. 부가적으로, 상기 캐리어는 적층구조인 것이 바람직하다. 선택적으로, 캐리어는 고온 플라스틱 재료일 수 있다.
밀봉 수단은 캐리어와 표면판 사이에 용융된 글래스 프리트(glass frit)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 프리트는 경사 측면을 가질 수 있다. 상기 프리트를 사다리꼴 단면으로 성형할 수 있다. 이렇게 성형하게 되면 프리트에 갭을 브리지하는 것이 가능하다.
표면판이 방출 소자를 향해 접혀지지 않도록 지지하기 위해서, 상기 전면판과 방출층 사이에 스페이서 어레이가 제공되는 것이 바람직하다. 상기 스페이서는 표면판에 고정될 수 있다. 이들은 글래스, 세라믹 또는 고온 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 스페이서는 기판상의 방출 어래이 및 표면판상의 포스퍼 재료의 외주에 제공되거나, 방출 어래이 및 포스퍼 내료의 영역내에, 즉, 비쥬얼 디스플레이의 활성 영역에 제공될 수 있다. 이런 스페이서는 각각 "외부 스페이서" 및 "내부 스페이서"라 지칭된다. 일부 이상의 외부 스페이서는 포스퍼 여기 라인을 위한 접촉 트랙을 포함할 수 있고, 그에 의해, 포스퍼 화소가 방출 소자상에 실려져 있는 드라이버에 의해 여기될 수 있다. 내부 스페이서의 배열이 이미터로부터 전자를 끌어당기게 되는 경우에, 상기 내부 스페이서는 사용시 전압이 공급되게 되는 전기적 트랙을 포함하여 전자를 밀어냄으로써 전자가 지속적으로 포스퍼 재료를 향하도록 할 수 있다. 내부 스페이서는 포스퍼 재료 층을 포함하는 표면판상의 층내에, 그리고, 방출층내의 홈내에 설치된다.
내부 스페이서는 활성 영역의 전체 폭에 걸쳐 연장될 수 있다. 선택적으로, 상기 내부 스페이서는 짧은 길이로 및/또는 교차하도록 제공될 수 있다. 내부 스페이서가 방출 화소의 하나 이상의 라인을 가리는 폭으로 제조될 수 있지만, 내부 스페이서가 화소 라인 간격에 비해 얇게 제조되어 화소를 방해하지 않는 것이 바람직하다. 이를 위해, 그들은 그 표면 판 에지가 더 좁은 테이퍼형 단면을 가질 수 있다. 외부 스페이서는 더 두꺼워질 수 있고, 그래서, 포스퍼 여기 라인에 대한 접속부를 제공할 수 있다.
소형 디스플레이에서, 단일 방출 소자만이 디스플레이내에 제공될 수 있다. 대형 디스플레이에서, 복수개의 측방향으로 인접한 방출 소자가 모두 공통의 캐리어상에 장착된 상태로 제공될 수 있다. 방출 소자는 인접 에지가 화소 정렬을 위한 치수로, 그리고, 외주 에지가 외주 캐리어 벽과의 접촉을 위한 치수로 설정된다. 상기 캐리어는 캐리어의 측면 부재를 브리징하는 부가적인 부재를 구비한다. 상기 방출 소자는 상기 브리징 부재에 의해 인접 에지들에서 밀봉 및 지지된다. 상기 브리징 부재와 방출 소자는 인접한 방출 소자의 회로 사이의 전기 접점을 제공하기 위해 상호보완적인 납땜 접촉부를 구비한다. 이는 솔더 트랙이 상기 브리징 부재의 에지를 따르고 납땜 접촉부가 상기 납땝 트랙 사이에 제공되는 상태로 상기 브리징 부재의 폭내의 국부적인 융기부에 제공된다.
비쥬얼 디스플레이는 디스플레이의 최종 진공화를 위해 활성형 게터를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 방출 소자/외주 캐리어벽 갭내에 위치된다.
본 발명의 제 3 특징적인 형태에 따라서, 본 발명의 제 1 특징적 형상의 전계 효과 방출 소자를 제조하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 기판내에 바이서스 구멍의 어래이를 형성하는 단계와, 바이어스를 형성하도록 도전성 재료로 상기 바이서스 구멍를 충진하는 단계와, 상기 기판의 일면상에 이미터를 위한 도전성 접속 라인을 형성하는 단계와, 바이어스 및 일부 이상의 도전성 접속부를 상호접속되도록 배치시키는 단계를 포함하고, 상기 이미터는 상기 기판의 상기 표면상에 형성되는 방출층의 이미터이며, 상기 방출층은 방출 화소의 어래이로서 배열된 다수의 이미터 및 게이트를 구비한다.
일 실시예에서, 상기 기판상에 게이트 라인과 이미터 라인을 형성하는 것은 상기 라인의 도전성 재료로 각 바이어스 구멍을 충진하게 된다. 그후, 전기 접속 트랙이 상기 방출층 반대쪽 기판 표면상에 형성되고, 여기서, 상기 트랙은 각 바이어스와 상호접속되도록 위치되며, 상기 트랙의 형성은 트랙을 바이어스와, 각 이미터 및 게이트 라인과 접속시킨다.
선택적으로, 전기 접속 트랙은 상기 방출층의 반대편의 기판 표면상에 형성될 수 있고, 그래서, 트랙의 형성시에 각 바이어스 구멍이 채워지게되어 트랙이 각 바이어스와 상호접속되도록 위치된다. 그후, 이미터 및 게이트 라인이 형성되고, 형성된 바이어스에 의해 각 전기 접속 트랙에 접속된다.
도전성 이미터 및 게이트 라인의 격자는 스퍼터링 등의 방법에 의해 세라믹 기판상에 배치될 수 있지만, 전기 도전성 트랙 및/또는 이미터와 게이트 라인은 스크린 프린팅에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 상기 기판은 세라믹 제료의 테이프 캐스팅에 의해 형성되고, 상기 바이어스 구멍은 미완성 상태일 때 테이프 캐스트 세라믹 재료 내에 그들을 스탬핑 함으로써 형성된다. 스탬핑 대신 선택적인 방법으로서, 기판은 에칭에 의해 천공될 수 있다.
일 실시예에서, 전면 기판층의 경우에 이미터 라인 또는 다른 기판층의 경우에 전기 접속 트랙은 매끄러운 릴리스 층상에 스크린프린팅함으로써 형성되고, 기판은 상기 이미터 라인 위에 세라믹 재료를 테이프 케스팅함으로써 형성되며, 바이어스 구멍은 스탬핑에 의해 형성되고 스크린 프린팅에 의해 충진된다. 스크린 프린팅은 통상적으로 기판층의 다른측면에 대하여 전기 접속 트랙을 프린팅하는 것을 포함하지만 바이어스 구멍내로만 스크린 프린팅하는 것도 포함할 수 있다.
기판은 플래튼 사이에서 압축되어 전기 접속 트랙이 세라믹 기판의 표면과 일치되는 것이 바람직하다.
기판이 유사한 방식으로 형성된 전기 접속 트랙과 바이어스를 구비한 하나 이상의 부가적인 층을 구비하는 경우에, 상기 층들은 화이어링 이전에 층간 경계면에서 전기 접점을 형성하도록 함께 압축되는 것이 바람직하며, 먼저 각각 압축에 의해 평탄화되는 것이 바람직하다.
기판의 상단면은 상기 표면상에 이미터의 증착을 준비하기 위해 연마된다.
일 실시예에서, 애미션층이 "미완성 상태"일 때 이미터 라인을 스크린 프린팅한 이후에, 플래튼 사이에서 압축되어 이미터 라인 스트라이프를 기판냉로 가압하게 된다. 다음에, 유전층 및 저항층(필요한 경우에)이 제공된다. 그후, 게이트 라인은 스크린 프린팅된다. 기판은 하나 이상의 층을 구비하고, 상기 층들은 함께 압축되어 화이어링 이전에 증간 경계면에서 전기 접속을 형성하며, 먼저 개별적으로 압축에 의해 평탄화되는 것이 바람직하다. 이들을 함께 압축함으로써 바이어스에서 전기 접점이 보장된다. 그후, 조립체가 상승된 온도에서 화이어링되어 기판 및 다른 전기 콤포넌트의 재료를 소결한다. 화이어링 이후에, 게이트 및 유전층 개구는 미세 기계 가공에 의해 제조된다. 그후, 상기 이미터는 전해 증착되어 미세 기계가공된다.
본 발명의 제 4 특징적인 형태에 따라, 본 발명의 제 2 특징적인 형상의 방법에 의해 제조된 전계 효과 방출 소자를 위한 기판을 제공한다.
[방출 소자의 제 1 실시예에 대한 설명]
도 1 및 도 2에는 비쥬얼 디스플레이용 전계 효과 방출 소자(100)의 일부가 도시되어 있으며, 상기 소자는 세라믹 기판(1)을 구비하고 있다. 특히, 글래스 표면판(하기 참조) 등의 비쥬얼 디스플레이의 다른 콤포넌트와의 호환성을 위해, 기판용으로 사용되는 세라믹은 알루미나이다. 기판의 방출측면(2)상에는 도전성 이미터 및 게이트 라인 스트라이프(4, 5)의 격자를 포함하는 방출층(3)이 구비되어 있다. 사용시에, 기판의 드라이버 측면(6)상에 드라이버(7)가 장착 및 접속되게 되며, 이에 관하여서는 후술하기로 한다(도 30 참조). 구동되는 드라이버를 방출층에 근접하게 설치하면 가용 및 다른 전기적 손실을 최소화한다.
이미터 스트라이프는 니켈로 제조되고, 게이트 스트라이프는 크로뮴으로 제조된다. 동일한 형태의 각 스트라이프는 기판을 가로질러서 이격되어 배치된다. 그들은 그 교차부에서 유전층(8) 및 상기 유전층의 기판 측면상의 더 얇은 저항층(9)에 의해 격리되어 있다. 상기 유전층은 실리콘 디옥사이드로 제조된다. 상기 저항층은 다결정 실리콘 또는 금속 산화물로 제조될 수 있다. 이미터 스트라이프는 기판의 방출 측면의 표면내로 들어가 있고, 그에 의해 유전 및 저항층은 평면을 이루게 된다. 일반적으로, 스트라이프는 인치당 80개의 피치로 배열된다. 즉, 0.0125" 간격으로 배열된다. 각 스트라이프는 폭이 0.004"이고, 두께가 0.0004"이다.
각 교차부에는 방출 화소(10)가 제공된다. 각 방출 화소는 이미터(11)와 게이트(12)의 어래이를 갖는다. 게이트는 교차부에서 게이트 스트라이프(5)내에 위치된 개구(13)이다. 상기 개구는 유전층(8)내의 개구(14)와 정렬되어 있다. 상기 이미터는 교차부에서 게이트 스트라이프와 유전층내의 개구(13, 14)내에 위치되어 있는 이미터 스트라이프(4) 위의 저항층(9)상에 증착된 소자(15)이다. 일반적으로, 화소당 300개의 이미터가 제공된다.
이미터 및 게이트 스트라이프로의 전기적 접속을 위해, 기판은 구멍(16)을 구비하고, 그 내부로 스트립 재료(또는 다른 도전성 재료; 하기 참조)가 바이어스(17)로서 연장된다. 상기 게이트 바이어스는 기판과 마찬가지로 저항층 및 유전층을 통해 연장된다.
접점 패드(18)에서 소자의 후면에 접속된 드라이버 칩(7; 하기 참조)으로의 납땜된 전기 접속부를 형성하기 위해서, 소자 기판은 함께 접합된 몇개의 기판층(11, 12, 13, 14)으로 제조되어 있다. 각 층 피이스는 각 대향면 내로 설치되 접속 스트립(19)을 구비하고, 스트립과 동일한 재료로 제조된 상호접속 바이어스(20)를 구비한다. 인접층들의 접속 스트립들이 접하여, 또는, 적어도 일층의 바이어스가 다음 층의 접속 스트립에 접하여 전기 접점을 제공한다. 상기 접속 스트립과 바이어스는 일반적으로 0.0125"의 스트라이프 피치로부터, 일반적으로 0.050"인 접점 패드(18)에 접속될 드라이버 칩 접점의 스트라이프 피치까지의 접속부가 확장 또는 벌어지는 형상으로 배열된다. 동일한 인치에 대하여 보다 많은 라인들이 사용되는 경우에, 스트라이프 피치는 감소되게 되고고, 보다 명백하게 벌어져야할 필요가 있다.
외부 기판층(14)의 후면/드라이버면 외주는 전기적으로 절연된 스크린 프린팅된 연속적인 금속성 스트립(21; 상기 패드(18)와 유사함)을 구비하고, 그래서, 후술될 바와 같이 캐리어에 대해 소자를 밀봉식으로 접속한다. 또한, 전력 및 신호 공급 트랙(22)이 드라이버에 전력을 공급하고, 제어 신호를 공급하기 위해 후면상에 제공된다.
방출 소자는 세라믹 기판의 네 개의 에지를 따라 에지 영역(23)을 구비하고, 상기 에지 영역내로는 이미터와 게이트 라인이 연장되지 않는다. 상기 방출 소자는 두 개의 대향 에지 영역을 따라 이격된 상태로 적색, 청색 및 녹색 라인 구동 접점(64R, 64B, 64G)을 그 방출 측면상에 구비한다. 이들 접점은 유전층의 상단부상에 프린트되며, 바이어스 및 접속 스트립에 의해 기판의 후면상의 드라이버 접점 패드에 접속된다.
각 층은 약 0.010" 내지 0.020" 두께를 갖는다.
상술한 방출 소자의 제조방법을 하기에 설명한다. 방출 소자의 다른 실시예는 후술하기로 한다.
[양호한 방출 소자 제조 방법에 대한 설명]
도 1의 방출 소자는 하기와 같이 제조된다.
알루미나 기판(1)의 각 층 피이스(11, 12, 13, 14)는 테이프 캐스팅에 의해 형성된다. 상기 피이스들은 테이프 캐스트 재료로부터 스탬핑되며, 화이어링된 세라믹의 포토레지스트 에칭에 의해 또는 완전히 가공되지 않은 상태에서 재료를 펀칭함으로써 절삭된 바이어스(17)용 구멍(16)을 가지고 있다. 도 3에 도시된 바이어스 구멍의 어래이는 단지 예시일 뿐이다. 모든 이미터 라인 및 모든 게이트 라인은 반드시 하나 이상의 바이어스를 가져야만 하며, 두 개인 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 배열에서는 모든 게이트 바이어스가 정렬되어 있으며, 모든 이미터 바이어스가 정렬되어 있다. 이는 로지컬 레이아웃을 위해서 유용하기는 하지만, 라인을 약하게 만든다. 개선된 레이아웃에 대하여 하기에 설명한다. 부가적으로, 이미터 바이어스 구멍을 먼저 형성하는 것이 편리하다.
피이스들은 여전히 가공되지 않은 상태이지만, 이미터 스트라이프는 상기 피이스 중 상단의 하나(11)상에 파우더형 금속 슬러리로서 스크린 프린팅되어 있다. 유사하게, 접속 스트립(19)은 나머지 피이스(12, 13, 14)상에 스크린 프린팅되어 있다. 스크린 프린팅된 재료는 구멍내로 들어가 바이어스(20)를 형성하고, 이미터 스트라이프 재료는 이미터 바이어스 구멍을 충진하게 되며, 일반적으로 은을 기초로하고 있는 접속 스트립 재료는 상호접속 바이어스 구멍을 충진시킨다. 그후, 상기 피이스는 독립적으로 플레튼 사이에서 압축되어 이미터 스트라이프(4)와 접속 스트립(19)이 각 기판 피이스의 표면내로 가압되게 된다(도 4 참조).
다음에, 유전층 및 저항층(8, 9)이 스피닝에 의해 상기 피이스 중 상단의 하나(11)에 부가된다. 저항층은 이미터 스트라이프와 게이트 스트라이프의 상호접속에만 필요하며, 다른 위치의 저항층은 유전층이 부가되기 이전에 에칭되어 제거될 수 있다. 게이트 스트라이프(5)용 바이어스 구멍(도시되지 않음)이 형성되고, 상기 스트라이프는 상기 구멍을 통해, 그리고, 상기 구멍상에 프린팅된다(도 5 참조). 그후, 기판을 구성하는 모든 층 피이스가 적층되고 함께 가압되어 각 접속 스트립과 인접층내의 바이어스 사이의 접촉을 보장하게 된다. 상기 조립체는 화이어링된다(도 6 참조).
가공되지 않은 상태의 기판상에 도전층을 스크린 프린팅하는 다른 방법으로서, 기판층(36)의 일 측면에 도전트랙(35)이 도 7에 도시된 바와 같이 평탄한 표면(38)에 의해 지지된 릴리스 필름(37)상에 스크린프린팅될 수 있다. 그후, 기판 재료(36)는 도전성 트랙위에 테이프 캐스팅되고, 그에 의해, 상기 재료의 경계층에 걸쳐 레벨 표면이 매끄러워 진다. 두께가 확대된 상태로 도시되어 있는 도 7에 도시된 릴리스 재료는 바이어스 형성, 기판 적층 등을 포함하는 후속 작업을 위해 테이프 캐스팅이 수행되었을 때 벗겨지게 된다. 이 방법에서, 바이어스는 완성되지 않은 기판상에 도전성 트랙을 배치하는 것과는 독립적인 작업에 의해 충진될 필요가 있다. 이 선택적인 방법은 릴리스 필름상에 배치되어 테이프 캐스트 세라믹과 겹쳐지는 이미터 라인에도 적용될 수 있다. 저항층도 스크린프린팅에 의해 배치될 수 있으며, 이미터 및 게이트 라인 스트라이프 사이의 교차부에서만 상술한 패턴으로 배치되는 것이 바람직하다. 기판을 적층하여 화이어링한 이후에, 상단층은 연마되어 이미터가 증착되게 되는 평탄한 표면을 갖게 되며, 그래서, 높이가 서로 일정해지게 된다.
화이어링 이후에, 미세 기계가공에 의해 게이트와 보이드가 제조된다. 그후, 이미터가 전해 증착되며, 미세 기계가공되게 된다. 이는 기판의 방출 측면상에 포토레지스트 층(31; 도 8 참조)을 증착하고, 선택적으로 노출 및 현상하며, 게이트 개구가 형성될 부분에 개구(32)를 에칭함으로써 달성된다. 독립적인 에칭 프로세스로 게이트 개구(13)를 형성한다. 부가적인 에칭 프로세스로 유전층내에 개구(14)를 아래로 저항층(9)까지 형성한다. 이는 전기 저항성 뿐만아니라 부가적인 에칭에 대한 저항성도 가지고 있다.
에칭이 완료되면, 유전체내의 개구(14)의 저면에 노출되게되는 저항층상에 니켈을 누적시킴으로서 이미터(11)가 형성된다. 이는 진공 증착 또는 전자 증착 중 어느 쪽에 의해서도 수행될 수 있다. 본 기술분야의 숙련자들은 더 이상 이 공정에 대하여 설명하지 않더라도 이를 수행할 수 있을 것이다.
[방출 소자의 다른 실시예에 대한 설명]
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 가장 단순한 형태의 방출 소자가 도시되어 있다. 이는 단일 세라믹층을 갖는다. 그 방출 측면상에는 방출층(3)과 유사한 방출층(503)이 제공되어 있다. 이에 관하여서는 부가적인 설명을 생략하기로 한다. 이 소자는 전력 및 신호 트랙(530)이 반드시 드라이버 칩(507)에 제공되어야만 하며, 실제로는 바이어스 피치가 비교적 더 작아지기 쉽지만 도 10에는 바이어스 피치가 구동 칩 핀의 피치의 절반으로서 도시되어 있다는 점을 고려할 때, 바이어스(516)로부터 접점 패드(518)로의 기판층(501)의 후방측면상의 도전성 트랙(519)의 벌어져 나오는 형상이 트랙의 비틀린 형상의 배치를 필요로한다는 단점을 가지고 있다. 도 10에는 이상적인 핀(1)으로의 라인(1)에서 핀(n)으로의 라인(n)으로의 벌어지는 형상을 도시하고 있지만, 실제로는 핀의 순서는 필요에 따라 보다 복잡한 레이아웃을 유발하기 쉽다는 것을 인지하여야 한다. 부가적으로, 내부 진공을 유지하기 위해 상기 소자는 압력에 대한 기밀성을 가지고 있어야 하고, 압력 보전을 위해 구멍을 완전히 충진하여야만 한다는 단점을 가지고 있다는 점을 염두에 두어야 한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 방출 소자의 이 가장 단순한 형태도 사용될 수 있다.
도 11, 12 및 13을 참조하면, 상기 도면들에 도시된 방출 소자는 두 개의 세라믹층(6011, 6012)을 구비한다. 제 1 층의 후면(606)은 전면 기판층(6011)내의 이미터 라인(예로서) 바이어스(616)로부터 연장되는 상호접속 트랙(6191)을 구비한다(도 12 참조). 도 12에서 개별적인 층들은 도시되어 있지 않지만, 그들상의 트랙의 레이아웃은 도시되어 있다. 또한, 제 2 층(6012)의 전면(6022)은 상호접속 트랙(6192)을 구비하고, 상기 두 세트의 트랙(6191, 6192)은 그들이 접한곳에서 상호접속된다. 상기 트랙(6191)은 바이어스(616)의 피치를 그 두배인 상호 접속점(6030)의 피치로 증가되게 한다. 트랙(6192)은 다시 실질적으로 더 큰 길이로 확장되고, 그래서, 그 단부는 다시 두배의 피치를 갖게 된 된다. 이 단부의 선택적인 하나의 형태는 칩 패드(6181)로의 트랙(6194)에 바이어스(6020)를 갖는 것이다. 이는 그 단부에 바이어스를 갖는 선택적인 형태의 트랙이기 때문에 그 바이어스 피치는 다시 두배가된다. 즉, 전면층내의 바이어스 피치로부터 8배 만큼 확장되어 나가게 된다. 바이어스(6020)를 갖지 않는 선택적인 트랙(6192)은 후면 트랙이 칩의 다른 측면상의 패드(6182)로 인도되는 상태로 칩(607)의 다른 측면상의 부가적인 바이어스(60201)까지 횡단방향으로 연속된다. 전력 및 신호 라인(630)도 칩으로 인도된다. 두 개의 기판층은 기판층이 하나일 때 보다 확장되는 형태가 보다 유연성을 가질 수 있도록 해주고, 트랙(6191, 6192, 6193)은 필요시 전력 및 신호 트랙(630)을 교차하여 드라이버 칩(607)으로 연결될 수 있다. 선택적으로, 전력 및 신호 트랙은 바이어스에 의해 층 경계면을 통과할 수 있어서 그 상대적인 배열을 필요에 따라 재편성할 수 있기 때문에 보다 유연한 레이아웃을 형성할 수 있다. 부가적으로, 양 세라믹층내의 바이어스(616, 6020)는 바이어스가 동축이 아닌 상태로 다른층의 세라믹 기판의 피이스에 의해 교차되어 가려질 수 있다. 이는 진공 밀폐성을 보다 양호하게 해준다.
도 13에 개략적으로 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 적어도 이미터 및 게이트 스트라이프로의 바이어스는 두 개의 선택적인 지향 방향(α, β; 예로서, 이미터 라인 지향 방향(A)에 대해 동일한 방향 및 대향한 방향)의 정렬된 일련의 바이어스의 어래이내에서 이격되어 배치된다. 기판을 방향(A)을 따라 가로지르는 일 벤드에는 네 개의 정렬된 바이어스 시리즈(6161, 6162, 6163, 6164)가 존재한다. 두 개의 시리즈(6161, 6162)는 이미터 바이어스를 나타내고, 두 개의 시리즈(6163, 6164)는 게이트 바이어스를 나타낸다. 각 시리즈내에서 연속적인 바이어스는 이미터 또는 게이트 라인에 연속되고, 인치당 100라인의 디스플레이에서 1/4"(A 방향에 횡단방향, 실제 길이는 A 방향에 대한 지향 방향(α)에 삼각법적으로 의존하게됨)에 해당하는 25번째의 각 시리즈들 내에는 상대적으로 작은 수의 바이어스가 배열된다. 이런 짧은 시리즈를 제공하는 것에 의해 바이어스에 의해 도입되는 기판층의 약화가 국부적으로 형성되게 한다. 시리즈 중 하나(6161)로부터 다음 시리즈(6162), 즉, 다음 25 라인을 위한 바이어스는 이전의 것으로부터의 간격(6166) 만큼 이격되고, 다른 지향 방향(β)으로 설정된다. 이는 약화의 횡단방향 라인을 도입한다. 갭을 제공함으로써 전체적인 약화를 최소화할 수 있다. 상기 어래이는 지그와 재그 사이에 간격(6166)을 가지는 지그재그 어래이인 것이 효과적이며, 정렬된 시리즈의 지향 방향(γ)인 것이 바람직하다. 도 13에 도시된 배열은 도면의 수평방향 바이어스의 시리즈를 수직방향으로 두배의 피치를 갖도록 확장시킨다. 따라서, 시리즈(6161, 6162)는 그 높이의 단지 절반에 도달할 때가지만 수평방향으로 방출 소자를 가로지르게 된다. 따라서, 모든 이미터 라인과 접촉되게 하려면 디바이스의 절반 만큼 아래에서 재시작되어야만 한다. 시리즈의 어래이가 수평방향으로 가까워지는 경우에, 재시작을 피하는 것이 가능하다. 사용될 수 있는 어래이의 특정 형상은 지향 방향(β 및 γ) 양자 모두가 동일한 45°인 한가지이다. 이 경우에 시리즈(6162)는 평행할뿐만 아니라 자체적으로 정렬되어 있다. 그러나, 갭에 의해 약화를 피할 수 있다. 부가적으로, 라인당 두 개의 바이어스를 제공하기 위해서, 시리즈의 어레이는 다시 시작될 수 있고, 이때, 시작점은 상술한 바와 같이 수직방향으로 대향되어 수평방향으로 이격되어 있다.
이들 시리즈(6163, 6164)는 게이트라인을 위한 것이다. 비록 이들 라인이 이미터 라인에 대하여 횡단 방향으로 연장되지만 동일한 수이고, 모든 방출층에 걸쳐 동일한 간격을 갖는다. 따라서, 이들 바이어스는 엄밀히 동일한 패턴으로 설정된다.
전면내의 바이어스의 각 시리즈에서, 칩(607)은 일대일 대응으로 후면상에 조합되어 있다. 그러나, 하나의 칩은 두 개의 바이어스 시리즈를 지원하거나, 그 반대일 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 모든 칩들은 동일한 바이어스 측면에 대해 설정되어 있다. 그러나, 바이어스의 위치가 방출 소자의 에지에 인접할 수 있다. 이는 바이어스의 보드내에 칩을 위치시키기에 편리하다. 부가적으로, 직사각형 어래이에서 드라이버칩이 수백개의 드라이버 출력 접속부를 구비하는 경우에, 바이어스 시리즈에 대한 칩의 관계는 일대일 대응일 수 없으며, 도 12에 도시된 것 보다 현저히 복잡하게 확장되지만, 이에 관련된 사항은 본 기술분야의 숙련자들은 용이하게 파악할 수 있다.
[비쥬얼 디스플레이의 양호한 실시예에 대한 설명]
도 14 및 도 15에 도시된 비쥬얼 디스플레이는 도 1 내지 도 6에 도시된 방출 소자와 캐리어(40)를 포함한다. 이는 알루미늄 재료의 테이프 캐스트이다. 이는 푸트 플랜지(41)와 업스탠딩벽 또는 웨브(42)를 포함하는 L형 단면을 갖는다. 이들은 분리된 테이프 캐스트이며, 화이어링 전에 함께 조립된다. 방출 소자(100)의 네 측면에서 캐리어의 네 측면에 대응하는 네 개의 길이(43, 44, 45, 46)는 코너에서 접하여 결합된다. 상기 플랜지(41)는 연속적인 금속성 스트립(21)에 상호보완적인 연속적인 금속성 트랙(47)을 구비하고, 상기 금속성 트랙(47)은 화이어링 이전에 세라믹 표면내로 스크린 프린팅 및 가압된다. 유사하게, 플랜지상에 공급 트랙(22)에 대해 상호보완적인 접점(48)이 제공된다. 접점의 재료는 캐리어의 내향면(49)상으로 연속되어 하기에 보다 상세히 설명될 바와 같이 전기 접점을 제공한다.
후술될 바와 같이, 방출 소자(100)는 캐리어(40)내로 납땜된다. 글래스 프리트의 밀봉 벽(50)은 상기 웨브(42)의 상단부 둘레에 제공된다. 글래스 전방 표면판은 방출 소자의 방출층으로부터 소정 간격 이격되어 밀봉벽상에 장착된다. 표면판의 내측 표면은 그 위에 프린팅되어 방출 소자 화소에 의해 선택적으로 여기(excitation)되는 포스퍼 재료(52)를 포함한다.
전면판이 밀봉된 이후에 비쥬얼 디스플레이에 드라이버(7)가 최종적으로 부착된다(도 30 참조). 이들은 접점 패드(18)에 납땜된다. 동시에, 커넥터(도시되지 않음)가 접점(48)에 납땜된다.
도 16을 참조하면 일부가 도시되어 있는 비쥬얼 디스플레이는 컬러 디스플레이이다. 포스퍼 재료는 적색, 청색 및 녹색 스폿(52R, 52B, 52G)으로서 제공된다. 각 스폿 중 하나는 각 방출 화소에 대향하여 제공되고, 그에 의해, 상기화소는 선택된 색상을 디스플레이할 수 있다. 상기 스폿은 상기 표면판을 가로질러 균일한 어래이로 배열되고, 표면판을 가로지른 각 색상의 스폿을 적색, 청색 및 녹색 전압 라인(53R, 53B, 53G)이 교차하게 된다. 상기 라인들은 디스플레이의 대향 측면에 배열된 외부 스페이서(54)에서 종결된다. 외부 스페이서는 알루미나 세라믹으로 제조되고, 바이어스와 접속 트랙 배열을 가진 두 개의 층(55, 56)으로 형성되며, 상기 바이어스 및 접속 트랙 배열은 각 색상의 모든 라인의 접점 단부(57R, 57B, 57G)가 세 개의 접점(58R, 58B, 58G) 중 각 공통의 하나에 집합적으로 접속되게 한다. 레이저 접착에 의해 그 단부가 전면판(51)에 부착되어 있는 상부층(55)은 적색, 청색 및 녹색 바이어스(59R, 59B, 59G)를 구비하고, 이들은 그 글래스와 접촉하는 측면상의 적색, 청색 및 녹색 접점(60R, 60B, 60G)으로 인도된다. 상기 접점(60)은 각 접점 단부(57)에 접한다. 각 색상의 바이어스는 스페이서 층(55)의 폭을 가로질러 교체되며, 적색, 청색 및 녹색 접점 스트립(61R, 61B, 61G)으로 인도된다. 유사하게, 하부 스페이서 층(56)은 적색, 청색 및 녹색 접점 스트립(62R, 62B, 62G)을 구비하고, 상기 접점 스트립은 상기 상부 스페이서층과 접한 그 측면 길이로 연장되며, 그에 의해 각 적색 청색 및 녹색 전압 라인(53R, 53B, 53G)이 각 적색, 청색 및 녹색 접점 스트립(62R, 62B, 62G)에 접속된다. 또한, 상기 하부 스페이서 층(56)은 적색, 청색 및 녹색 접점 바이어스(63R, 63B, 63G)를 구비하고, 상기 접점 바이어스는 스트립(62)을 표면판 반대쪽의 외부 스페이서(54)의 측면상의 적색, 청색 및 녹색 접점(58R, 58B, 58G)에 연결한다. 상기 접점(58)은 크고, 포스퍼 라인간 간격에 비해 크게 이격되어 있어서 전면판을 방출 소자에 대해 상기 라인 간격보다 큰 공차로 위치설정하는 것을 가능하게 한다. 상기 방출 소자는 상술한 바와 같이 그 방출층내에 상호보완적인 접점(64R, 64B, 64G)을 가지고 있다.
도 15를 참조하면, 비쥬얼 디스플레이는 그 폭을 가로지르는 다수의 내부 스페이서(81)를 구비하고 있으며, 도면에는 단 하나만이 도시되어 있다. 상기 스페이서는 표면판(51)과 세라믹 기판(1)을 그들 서로를 향해 가압하고 있는 대기압에 대하여 지지하는 역할을 한다. 이는 테이프 캐스트 세라믹이지만 압출된 글래스로 제조될 수도 있다. 일반적으로, 이는 0.002"의 두께와 0.050"의 높이를 갖는다. 이는 포스퍼층(83)내의 폴리이미드 재료내의 홈(82)내에 설치된다. 상기 폴리이미드는 천공되어 방출된 전자가 포스퍼 스폿(52)에 억세스될 수 있도록 하며, 음극선관에서 종래에 사용되는 방식으로 반사성 크로뮴층으로 피복되어 있다. 내부 스페이서는 후술될 바와 같이 방출 소자에 조립되기 이전에 표면판(51)에 처음에 부착되게 된다. 방출층(3), 특히, 게이트 스트라이프 재료(5)도 내부 스페이서의 대향 에지를 위한 홈(84)을 구비하고, 조립시 상기 스페이서(81)는 상기 홈(84)과 정합되게 된다. 홈은 주변 재료의 퇴적부내의 마스크(도시되지 않음)에 형성된다. 도시된 바와 같이, 스페이서는 그를 따라 연장되는 도전성 라인(85)을 구비한다. 상기 라인은 스페이서로부터의 전자 방출을 구동하도록 전압을 적용하기 위해 접점 패드(도시되지 않음)에 연결된다. 도 15에 도시된 상기 스페이서는 직사각형 단면으로 제조되어 있지만, 이는 비쥬얼 디스플레이에 대한 그 영향을 최소화하기 위해 표면판을 향해 테이퍼가 형성될 수 있다. 부가적으로, 이는 디스플레이 전체 폭에 걸쳐 연장되지 않을 수 있다. 글래스가 차단된 십자형 내부 스페이서는 교차 아암이 이미터 사이의 화소 어래이와 양 방향으로 직선으로 연장되는 상태로 직선 스페이서의 위치에 사용될 수 있다. 상기 십자형상은 표면판을 향해 테이퍼가 형성될 수 있다. 이런 스페이서(91)는 도 17에 도시된 바와 같이 타원형 패턴(92)으로 설치될 수 있다. 상기 패턴은 도시된 멀티플 방출 소자 디스플레이의 전체 영역에 걸쳐 지지한다. 선형 내부 스페이서(93)도 디스플레이의 다른 부분에 대해서 선택적인 형상으로서 도시되어 있다.
[비쥬얼 디스플레이의 부가적인 실시예에 대한 설명]
도 17 및 도 18을 참조하면, 도시되어 있는 디스플레이는 보다 크다는 점을 제외하면 도 14, 도 15 및 도 16에 도시된 디스플레이와 유사하다. 그 내부에 포함된 방출 소자(71)는 일반적으로 4" 정사각형 등의 특정 치수로만 제조될 수 있다. 디스플레이를 더 크게 제조하기 위해서는 복수개의 방출 소자가 에지와 에지가 접한 상태로 제공되어야 한다. 도시된 바와 같이, 디스플레이는 네 개의 방출 소자(71)를 구비하고 있으며, 8" 정사각형의 크기를 가지고 있다.
상기 방출 소자(71)는 두 개의 측면 에지(72)를 따라 에지 영역이 존재하지 않고, 이미터 및 게이트 라인 어래이가 세라믹 기판의 최외부 에지로 연장되는 것을 제외하면 방출 소자(1)와 동일하다. 기판의 세라믹 재료로서 알루미나를 사용하는 것의 한가지 장점은 정밀한 공차로 절삭 및 미세 다이스가공될 수 있다는 것이다. 따라서, 상기 에지는 에지에 인접한 이미터 또는 게이트 라인으로부터 화소 피치의 절반으로 절단될 수 있다. 상기 배열은 두 개의 방출 소자의 에지와 에지가 접해있고, 방출 화소의 어래이는 하나의 디바이스로부터 다음 디바이스로 연속적이다. 방출 소자의 다른 에지(75)는 도 19에 도시된 바와 같이 그 길이를 따라 캐리어의 측벽(42)에 인접하게 끼워져 캐리어내에 상기 디바이스를 능동적으로 정렬할 수 있다. 선택적으로, 에지(75)는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 방출 소자의 코너에서 위치설정 돌출부(76) 사이에서 잘려나가질 수 있다. 이는 하기에 보다 명확하게 설명될 게터(301; getter)를 위한 채널(77)을 제공한다. 상기 채널은 깊은 게터를 수용할 수 있도록 캐리어내로 오목하게 패여진다. 타일의 코너상에 돌출부를 형성하는 것의 대안으로서 캐리어는 동일한 기능을 수행하는 채널(77)내의 위치설정 러그(761)를 구비할 수 있다. 도 19, 도 20 및 도 21에 도시된 디스플레이의 전면판(51)은 캐리어(40)를 초과하여 측방향으로 연장된다. 이는 스페이서를 통해 접속부가 형성되지 않고, 에지 커넥터(도시되지 않음)가 사용될 때 포스퍼 라인에 대한 접속을 용이하게 해준다. 또한, 상기 측방향 연장부는 림을 제공하고, 상기 림은 하기에 보다 명확하게 설명될 밀봉 이전에 조종을 위한 손잡이가 될 수 있다. 도 21에서, 선택적인 형태의 포스퍼 라인 접속부가 캐리어의 외측상의 접속 트랙(78)의 형태로 제공된다. 이들은 캐리어의 상단부상을 통과하고, 도전성 프리트(79)를 경유하여 포스퍼 라인과의 접점이 형성된다.
두 디바이스 사이에 상기 조인트를 지지하기 위해서, 상기 캐리어는 디바이스내의 조인트 뒤편에서 캐리어의 측면 부재를 브리징시키는 부가적인 플랜지 피이스(73)를 포함한다. 따라서, 도시된 네 개의 방출 소자에서, 캐리어는 내부 교차부로 둘러싸여진 정사각형을 형성한다. 상기 방출 소자는 플랜지(41)와 동일한 방식, 즉, 고온 납땜으로 캐리어 부재를 따라 트랙(47)에 대해 디바이스의 후면 둘레의 스트립을 결합시키는 방식으로 크로스 피이스(73)에 납땜된다. 상기 땜납은 브레이즈(braze), 즉, 황동 또는 인듐을 기초로한 땜납일 수 있다. 인접한 방출 소자가 그 상호 동조를 위해 상호접속될 필요가 있는 경우에, 캐리어 브리징 부재상의 접점(481) 및 방출 소자상의 상호보완적인 접점(도시되지 않음)이 제공된다. 그들은 고온 납땜 공정에서 결합된다. 납땜 트랙(47)들 사이에 접점(481)을 위한 공간을 제공하기 위해서, 트랙과 브리징 부재(73)는 국부적으로 넓어지고, 상기 트랙들 사이에 접점(481)이 제공된다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 비쥬얼 디스플레이의 단순한 형태가 도시되어 있고, 여기서, 표면판(511)은 벽이 중간에 삽입되지 않는 상태로 두꺼운 글래스 프리트 스트립(510)에 의해 도 9 및 도 10에 도시된 단일 기판층 방출 소자(5011)에 접속된다. 포스퍼 라인(531)은 기판으로 취해지지 않고, 직선으로 측방향을 통과하여 드라이버(도시되지 않음)에 접속된다.
도 23은 두 개의 기판층을 구비한 다른 단순한 디스플레이를 도시하고 있다. 표면판(511)과 기판(6011, 6012)은 캐리어가 개재되어 있지 않은 상태로 결합되어 있다. 글래스 벽(421)은 양 측면상의 자외선 경화성 접착제(4211)에 의해 상기 기판과 표면판 사이에서 둘에 접착되어 있다. 상기 접착제는 단일 자외선광 조사에 의해 벽의 양측면상에서 경화된다. 부가적인 구조적 강도를 제공하기 위해서, 상기 방출 소자는 디바이스의 후면에서 플라스틱 재료 캐리어(411)에 접착제로 고정된다.
[본 발명의 조립 장치의 제 1 실시예에 대한 설명]
도 24 내지 도 26을 참조하면, 조립 장치가 개략적으로 도시되어 있고, 상기 장치는 복수개의 보조 스테이션이 조합되어 있는 조립 스테이션(201)을 구비하고, 상기 보조 스테이션은 방출 소자 세정 스테이션(202), 보조 조립체 예열 스테이션(203), 표면판 세정 스테이션(204), 표면판 예열 스테이션(205) 및 진공화 유니트(206)등을 포함한다. 상기 스테이션들 사이에서 작동하는 부품들은 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 공지되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
방출 소자 세정 스테이션(202)은 후술할 바와 같이 조립될 방출 소자(1)를 세정하기 위한 방출 소자 세정장치(101)를 포함한다. 상기 보조 조립체 예열 스테이션(203)은 비쥬얼 디스플레이내로 조립될 캐리어(40)상에 방출 소자(1)가 다수개(도 26에서는 4개) 조립되어 있는 형태의 보조 조립체를 예열하기 위한 히터(도시되지 않음)를 구비하고 있다. 표면판 세정 스테이션(204)은 조립될 전면판(51)을 세정하기 위하여 방출 소자(101) 세정 장치와 유사하게 구성되어 있는 장치를 포함한다. 상기 방출 소자 예열 스테이션(205)은 비쥬얼 디스플레이내로 조립될 전면판(51)을 예열하기 위한 히터(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 진공화 유니트(206)에는 러핑 펌프(207; roughing pump)와 고진공 펌프(208)가 직렬로 배치되어 있다. 조립 스테이션(201)은 진공 챔버(209)를 포함하고, 그 내부에서 조립이 수행되게 된다. 챔버(209)내의 진공을 유지하면서, 콤포넌트를 통과시키는 진공 로크 밸브(210)가 제공된다.
챔버(209)내에는 예열 스테이션(203)으로부터 밸브(210)를 통해 보조 조립체의 도입시에 캐리어(40)를 위치설정하기 위한 기준 지그(211)가 제공되어 있다. 상기 지그 아래에는 캐리어의 플랜지(41, 73)와 정렬되어 세라믹 기판(1) 및 플랜지들 사이의 땜납이 용융되는 온도로 상기 플랜지를 가열하는 복사 가열 소자(212)가 위치되어 있다.
상기 지그(211) 위에는 하나 이상의 광학적 위치 센서(213)와 복수개의 로보틱 아암(214)이 그 캐리어상의 기판(1)을 그 설계 위치로 조정하기 위하여 배열되어 있다. 일단 위치설정되고 나면, 그들은 보조 조립체와 함께 포함되어 로보틱 아암에 의해 적소로 가압되는 알루미늄 웨지(215)에 의해 일시적으로 고정된다. 동일한 로보틱 아암은 표면판(51; 도 25에 윤곽선으로 도시됨)을 위치설정된 보조 조립체상의 위치로 조정하기 위해서도 적용된다.
상기 복사 가열 소자(212) 옆에는 방출 소자가 위치설정되어 웨지되고나서 땜납을 냉각시키기 위하여 플랜지(41, 73)를 공기가 지나가도록 하게 하기 위해 진공 유니트로 이어지는 덕트(216)가 존재한다.
상기 챔버(209)내에서 지그(211)위에 장착되어 있는 것은 캐리어의 벽(42)상의 글래스 프리트(50)에 대해 표면판(52)을 택킹(tacking)하기 위하여 캐리어의 외주상의 다양한 지점과 정렬되게 하는 트랙(218)상의 태킹 레이저(217)가 제공된다.
[양호한 방출 소자 세정 방법에 대한 설명]
도 31은 디바이스(100)의 방출층(3)의 최대 전자 빔 조사를 제공하도록 제어된 드라이버(107)를 구비한, 다른 유사한 디바이스(101)에 대향 배열된 도 1의 방출 소자를 도시하고 있다. 상기 디바이스는 서로 인접하게 설치되어 있고, 진공 챔버내에 배치되는 것이 바람직하지만 이는 필수적인 것은 아니다. 이들은 종레의 세척 기술에 의해 제거될 수 없는 방출 소자상의 소정의 분자 이물질을 활성화 및 치환시키도록 상기 디바이스(101)로부터의 전자 조사에 대해 충분히 근접하게 위치되어 있다.
상기 방출 소자(101)는 디바이스(100)를 세정하기에 충분한 길이의 시간 동안 전력이 공급된다.
[제 1 조립 장치를 사용한 조립 방법에 대한 설명]
도 24 내지 도 26을 참조하면, 캐리어(40)상의 네 개의 방출 소자(1)의 보조 조립체는 방출 소자 세정 스테이션(202)으로 도입되고, 그곳에서, 상기 디바이스는 전자에 의해 상술한 바와 같이 세정된다. 상기 보조 조립체는 그후, 도시되지 않는 가이드상에서 보조 조립체 예열 스테이션(203)으로 이동되고, 그곳에서 예열되게 된다. 다시, 이는 조립 스테이션(201)으로 이동된다. 동시에, 표면판은 표면판 세정 스테이션(204)에서 세정되고, 예열 스테이션(205)에서 예열된다. 진공 챔버(209)는 예열되고, 펌프(207, 208)에 의해 실질적인 진공상태가 되도록 배기되게 된다.
보조 조립체는 진공 로크(210)를 경유하여 진공 챔버내로 도입되고, 지그(211)상에 위치설정된다. 세정되기 이전에, 고온 땜납, 즉, 융점이 약 300℃인 땜납이 기판(1)의 트랙(22)과 스트립(21)상에 스크린프린팅된다. 예열 스테이션내의 온도는 상기 땜납을 용융시킬 온도는 안되지만 가열 소자(212)는 캐리어와 기판을 가열하여 국부적으로 상기 땜납을 녹여 유동하게 만들고, 캐리어상의 상호보완적인 트랙(47)과 접점(48)을 젖게 만들게 된다.
상기 땜납이 여전히 용융된 상태에서, 로보틱 아암은 방출 소자의 자유 에지(220)에 접하도록 조작된다. 하나의 광 센서(213)는 방출 소자들의 중앙에 위치되고, 상기 디바이스들 사이의 접합 라인(221)을 검출할 수 있다. 네 개의 디바이스들 사이의 네 개의 접합 라인은 상기 방출 소자들이 서로에 대해 정확하게 위치설정되었을 때 대향 림(223, 224)들이 정렬되게 되는 크로스부(222)에서 만나게 된다. 중앙 센서는 광 인식 시스템(도시되지 않음)과 연계되고, 그래서 로보틱 아암(214)을 방출 소자들이 정확하게 위치설정되도록 조종할 수 있다. 캐리어상에 정확한 회전 위치설정을 보장하기 위하여, 부가적인 센서(213)가 상기 크로스부(222)의 반경방향으로 제공된다. 위치설정이 정확하게 되고 나면, 로보틱 아암은 캐리어의 벽(42)과 에지(220) 사이의 위치로 알루미늄 웨지(215)를 가압하게 되고, 웨지는 보조 조립체의 세정 이전에 부가되게 된다.
웨징 직후에, 진공펌프가 작동되어 이제 도입되는 표면판과 보조 조립체와 함께 도입된 공기를 인출한다, 상기 펌프로의 입구는 가열 소자에 인접한 덕트(216)이고, 그에 의해 빼내진 공기의 유동의 냉각 효과가 남땜된 조인트에 국부적으로 집중되게되고, 상기 조인트들이 응고되게 된다. 이것이, 각 방출 소자의 외주에 용접 밀폐부를 형성한다.
상기 표면판은 상기 방출 소자상의 그 스페이서(54)를 경유하여 휴지부로 도입된다. 상기 각 접점(63, 64)은 정렬된다. 작은 갭(223; 도 15 참조)이 벽의 상단부상의 프리트(50)와 그 에지에서 표면판의 하측면 사이에 존재하게 된다. 표면판의 전면상의 지울 수 있는 프린트된 심볼(도시되지 않음)이 센서(213)에 의해 관찰되고, 로보틱 아암은 방출 소자와 화소/화소 정렬 상태로 표면판을 조종한다. 표면판이 로보틱 아암에 의해 유지된 상태에서, 레이저(217)가 활성화되어, 프리트(50)와 표면판의 글래스 사이에 택(tack)을 형성한다. 프리트가 사다리꼴 단면 형상을 가지고 있고, 이것이 레이저에 의해 용융될 때 상향 굴곡된 초승달모양 형태가 되게 한다. 이것이 프리드와 표면판 사이의 접합부가 갭(223)을 넘을 수 있도록 해주며, 상기 갭은 약 0.020"(0.5mm)이다. 일반적으로, 네 개의 트랙이 직사각형 표면판의 각 에지 하나에 만들어진다. 표면판은 따라서 캐리어에 대해 고정된 위치에 유지되게 되고, 그곳에 방출 소자가 땜납의 응고에 의해 고정되게 된다.
[본 발명의 밀봉 장치의 제 1 실시예에 대한 설명]
로크 밸브(210) 중 하나를 경유하여 진공실(209)에 접속되어 있는 것은 독립된 고 진공 펌프(231)를 구비한 제 2 고 진공 챔버(230)이다. 상기 챔버는 지그(211)와 유사한 지그(232)와 제 1 진공실(209)내의 레이저(217) 및 트랙(218)과 유사한 레이저(233) 및 트랙(234)을 구비하고 있다.
[제 1 밀봉 장치를 사용한 밀봉 방법에 대한 설명]
도 27을 참조하면 비쥬얼 디스플레이를 밀봉 챔버(230)내로 도입하고, 지그(232)상에 위치설정 시킬 때, 펌프(231)는 챔버내를 고 진공 상태로 만들도록 작동된다. 레이저(233)는 외주 트랙 또는 다른 지점중 어느 한쪽에서 표면판의 외주의 프리트(50)와 정렬된다. 상기 레이저는 발사되고, 표면판의 전체 외주 둘레를 횡단하게되며, 상기 표면판은 택이 제조되는 방식과 동일한 방식으로 프리트에 용접된다. 용접 이전에 프리트와 표면판 사이에 갭이 존재하기 때문에, 진공화는 용접과 동시에 지속될 수 있고, 공기는 상기 갭을 경유하여 디스플레이로부터 배기되게 된다. 외주 둘레로 완전히 횡단되게 되면 밀봉이 완료된다.
[본 발명의 양호한 비쥬얼 디스플레이 배기 장치에 대한 설명]
도 23을 참조하면, 바륨으로 제조된 증발성 게터(301)를 구비한 비쥬얼 디스플레이의 일부가 도시되어 있다. 이는 캐리어(40)를 따라 이격된 세라믹 재료의 사분면 조각 둘레에 위치된 트위스트된 포일로 제조된다. 상기 게터는 캐리어벽(42)과 스페이서(54) 사이의 공간(303)내에 위치되어 있고, 그에 의해, 상기 표면판의 투명한 여백 피이스(304)를 통해 작용하는 레이저가 조사되어 게터가 증발되고, 증발된 재료는 표면판또는 방출층의 활성부를 제외한 상기 공간 주변의 표면상에 증착된다.
도 29는 선택적인 비증발성 게터(311)를 도시하고 있으며, 상기 게터는 각 방출 소자(100)의 코너(312)로 연장된다. 상기 게터는 캐리어의 벽(42)과 세라믹 기판의 에지(220) 사이의 림의 단부와 역전된 C자 형상으로 형성된다. 상기 배열은 게터 영역의 상부(313)상의 압력이 상기 게터를 확장되게 하여 이것이 방출 소자의 위치 설정 동안 왜지로서 작용하게 한다.
[본 발명의 양호한 배기 방법에 대한 설명]
증발성 또는 비증발성 게터(301, 311) 중 어느 한쪽으로 비쥬얼 디스플레이를 밀봉한 이후에, 레이저(234)가 조사되어 밀봉 이후에도 디스플레이내에 존재하는 소정의 가스의 대부분을 흡수할 수 있는 온도로 활성화되도록 게터를 가열한다. 게터의 활성화는 밀봉실(230)내에 여전히 디스플레이가 존재하는 상태에서 밀봉 직후에 수행된다. 선택적으로, 이는 실온에서 수행될 수도 있다.
완성된 비쥬얼 디스플레이는 드라이버 칩(7)상에 납땜되도록 접점 패드(18)상에 땜납을 스크린 프린팅함으로서 사용될 준비가 된다.
[조합된 조립체 및 밀봉 장치의 제 2 실시예에 대한 설명]
도 32 내지 도 35를 참조하면, 하기에 캐소드라 지칭될 캐리어(754) 및 예비 조립된 방출 소자에 표면판(753)을 조립하기 위한 장치가 도시되어 있다.
상기 방출 소자와 캐리어는 그들을 가열하여 땜납을 용융시켜 그들을 결합하고, 그들을 냉각시켜 땜납을 응고시키는 스테이션(도시되지 않음)에서 예비조립되어 있다. 그 캐리어에 끼워지도록 절단된 방출 소자를 사용함으로써 캐리어에 대하여 그들을 조정할 필요성을 피할 수 있다. 게터 스트립(301)은 캐소드의 예비 조립을 완료하도록 채널(77)에 부가된다.
상기 장치는 세 개의 스테이션(701, 702, 703)을 가지고 있다. 제 1 스테이션(701)은 예열기이고, 제 2 스테이션은 정렬 및 조사 스테이션이며, 제 3 스테이션(703)은 제어된 냉각 스테이션이다. 컨베이어(704)는 중첩되어 있는 캐소드와 표면판을 제 1 게이트 밸브(705)를 통해 예열기 내로 공급하기 위해 제공된다. 그를 통해 밀봉된 전계 효과 방출 소자가 제거되는 최종 게이트 밸브(709)를 구비하고 있다.
각 스테이션 아래에, 초저압을 인출할 수 있는 진공 펌프(710)가 제공된다. 각 스테이션은 게이트 밸브(711)에 의해 그 펌프로부터 단절되어 있다.
예열기는 복사 가열기와 반사기(712)의 상부 및 하부 뱅크를 구비하고 있다. 상부 히터는 상기 스테이션을 구성하는 챔버(714)의 석영 윈도우(713) 위에 제공된다. 상기 하부 히터는 스테이션의 게이트 밸브와 진공 펌프로의 구멍을 포함하는 저면판(715)위에서 상기 챔버내에 구비되어 있다. 상기 히터는 상기 표면판과 캐소드를 캐리어와 방출 소자를 통합시키는 땜납의 용융점에 근접하지만 그보다는 낮은 온도로 가열한다. 국부적으로 프리트를 용융시키는 것을 제외하면 장치내에서는 이 온도가 초과되지 않는다. 예열기 내의 압력은 캐소드와 전면판의 전달과 그들 사이의 게이트 밸브의 개방 이전에 정렬 및 조사 스테이션에서의 압력으로 하강되고, 그 결과로, 제 2 챔버는 일정한 진공상태로 유지된다.
정렬 및 조사 스테이션에는 부가적인 가열기(716)가 제공된다. 캐소드 및 최상부 표면판위에 있는 이들은 힌지(718) 둘레에서 프레임(717)상에 장착되고, 그에 의해 이들은 이 스테이션의 상단 석영 윈도우 위로 회전되어 레이저(720) 및 광 시스템(719)의 시계에 표면판을 노출시킨다. 이들은 장치의 후면으로부터 연장되는 X-Y 스테이지(721)상에 장착된다.
이 스테이션(702)내의 컨베이어는 고정적으로 로킹되어 있고, 그에 의해 캐소드를 고정적으로 로킹하고 있다. 조종 제어부(722)는 광학 시스템(719)에 의해 측정된 바와 같이 캐소드와 픽셀 정렬 내로 표면판의 위치를 조정하기 위해 제공된다. 광학 시스템은 X-Y 정렬 뿐만 아니라, 평행성과 Z방향 이격 정도를 측정하도록 사용된다. X-Y 정렬 및 평행성이 정확하게되면, 상기 스테이션은 10-8Torr로 최종적으로 펌핑되고, 표면판은 캐리어벽상의 프리트로부터 약간 이격된 상태로 제어되어 하강된다. 레이저는 최종적으로 상기 프리트의 가스를 제거하도록 최대 전력에 근접하게 프리트 둘레로 횡단된다. 그후, 상기 레이저는 최대 전력으로 다시 횡단된다. 최종 횡단은 이미 그 융점에 근접해있는 프리트를 용융시킨다. 최대 적력에서 한번 횡단함으로써 프리트가 모세관작용에 의해 상승되어 표면판과 접촉하게 만들고, 레이저가 부가적으로 횡단되게 되면 녹게 된다. 연속적으로, 프리트를 횡단하면 현재 조사되고 있는 위치에서만 프리트의 온도가 그 유리 융점이 되게 된다. 다른곳에서, 콤포넌트는 더 차가운 상태로 그 고온 땜납의 융점 아래에서 유지되게 된다. 레이저에 의해 상승되는 온도를 국부적으로 제한함으로써 현저한 열 응력이 누적되는 것을 피하며, 결과적으로, 크랙이 발생되는 것을 피할 수 있다. 횡단의 단부에서는 약간의 오버랩이 제공된다. 프리트가 오버랩 부분에서 용융되자 마자, 레이저 경로는 캐리어내의 채널내에 제공된 게터 재료의 부분을 조사하도록 변환된다.
냉각 스테이션(703)은 펌핑 다운되며, 밀봉된 디바이스가 그곳으로 전송되게 된다. 디바이스의 온도는 매우 천천히 상승되게되며, 그래서, 가능한 최대한의 범위로 열적 크랙킹을 감소시킨다. 온도가 서서히 떨어짐에따라, 공기가 서서히 도입되고, 그래서, 최종 디바이스가 외부로 꺼내질 수 있다.
도 36을 참조하면, 선택적인 밀봉장치가 도시되어 있으며, 상기 장치는 고생산량의 자동화된 공정에 사용되게 된다. 상기 장치의 도입 단부에서, 한쌍의 포드(801, 802)가 제공되고, 표면판과 캐소드의 카세트(803, 804)가 각각 적재되어 있다. 상기 포드는 히터(805)와 진공 펌프(도시되지 않음)가 내부에 제공되어 있다. 상기 포드는 아암(807)을 구비한 도입 로봇 스테이션(806)에 연결되어 있다. 두 개의 세정 스테이션(808, 809)이 로봇 스테이션(806)의 외주에 제공된다. 이들 각각은 그 자체의 진공 펌프(810)를 구비하고 있다. 이들은 전자 및/또는 이온 방출원(811, 812)을 구비하고 있으며, 본 경우에서, 전자 방출원은 본 발명의 방출 소자이고, 이온 방출원은 불활성 가스 플라즈마원이다.
로보틱 아암은 상기 스테이션(808. 809)에서 세정을 위해 그 포드로부터 표면판 및 캐소드(813, 814)를 언로딩하기 위해 사용된다. 표면판이 특정 포스퍼 재료의 가스를 제거하도록 진공하에서 조사되어 더 이상 부가적인 가스를 작동상태로 방출하지 않도록 한다. 유사하게, 캐소드는 특정 이미터의 팁에 부착된 분자를 제거하도록 조사된다. 그후, 세정된 디바이스는 상술한 실시예의 스테이션(702)과 유사한 밀봉 스테이션(815)으로 로딩된다. 그 하류에는 배출 로봇(816)이 있고, 상기 배출 로봇은 상기 스테이션(815)으로부터 밀봉된 디스플레이를 취하여 배출 포드(817)내의 카세트(도시되지 않음)내로 이들을 로딩시키기 위해 사용된다. 이는 최종 디스플레이를 상온으로 천천히 복귀시키기위하여 온도 및 압력 제어부를 구비하고 있다.
상기 포드는 그 카세트가 비워지고, 채워질 때 로봇으로부터 분리될 수 있다.
상술한 장치는 실질적으로 모듈화되어 있고, 그에 의해, 세정 스테이션 및 밀봉 스테이션은 전체 장치의 가공 속도가 낮아지는 것을 피하기 위한 필요성에 따라 두 개씩 제공될 수 있다.

Claims (63)

  1. 기판과, 상기 기판 일면상의 방출층을 포함하고,
    상기 방출층은 방출 화소의 어래이로서 배열된 복수의 이미터 및 게이트와, 상기 방출층내에 위치되어 있는 상기 이미터 및 게이트에 대한 도전성 접속부를 구비하고,
    상기 기판은 그 이미터 및 게이트에 대한 전기 접속을 위해서 상기 기판을 통해서 또는 적어도 그 전면층을 통해서 상기 방출층내에 위치되어 있는 도전성 접속부 중 일부 이상으로 제공되어 있는 도전성 바이어스를 구비하는 비쥬얼 디스플레이용 전계 효과 방출 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 접속부는 바이어스가 접속되게 되는 이미터 및 게이트 라인인 전계 효과 방출 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 바이어스는 이미터 및 게이트가 바이어스 위치의 양 측면에 대하여 라인상에 위치되게 되는 상태로 위치설정되는 전계 효과 방출 소자.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 각 이미터 및 게이트 라인에는 복수개의 바이어스가 접속되어 있는 전계 효과 방출 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 전기 접속 트랙과, 드라이버 접점 패드를 구비하는 단일층으로 구성된 기판이고,
    상기 드라이버 접점 패드는 방출층의 반대쪽 표면상에 제공되는 전계 효과 방출 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 전면 기판층에 부가된 하나 이상의 기판층을 구비하고,
    상기 각 부가적인 기판층은 그를 통한 도전성 바이어스를 구비하고,
    각 인접한 기판층의 쌍 사이의 경계면에는 상기 인접한 층들의 쌍의 바이어스를 전기적으로 상호접속하기 위해 전기적 상호접속 트랙이 제공되며,
    전면 기판층에 대해 반대쪽에 위치된 상기 부가적인 기판층 중 후면측 것의 외면상에는 전기 접속 트랙 및 드라이버 접점 패드가 제공되는 전계 효과 방출 소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전면 기판층과 후면 기판층 사이에 하나 이상의 부가적인 중간 기판층을 포함하는 전계 효과 방출 소자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 각 인접한 기판층들 사이의 경계면에 제공되는 전기적 상호접속 트랙은 경계면에 있는 각 기판층들 중 단 하나상에만 제공되고,
    일층의 바이어스와 나머지층의 트랙 사이에 층간 접점이 형성되는 전계 효과 방출 소자.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 각 인접한 기판층들 사이의 경계면에 제공되는 전기적 상호접속 트랙은 경계면에 있는 각 기판층들 양자 모두상에 제공되고,
    일층의 트랙과 나머지층의 트랙 사이에 층간 접점이 형성되는 전계 효과 방출 소자.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 전면 기판층으로부터 다음 기판층까지 게이트 라인 접속 바이어스 및 이미터 라인 접속 바이어스는 모두 다음 기판층내의 바이어스와 일치되지 않는 전계 효과 방출 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 라인 및 이미터 라인 바이어스는 두 개의 선택적인 지향 방향으로 정렬된 시리즈의 어래이내에 방출층을 구비한 기판층내에 배열되고,
    상기 두 개의 지향 방향 양자 모두는 상기 어래이내에서 이미터 및 게이트 라인 방향에 대하여 오프셋되어 있으며,
    모든 시리즈들은 상기 지향 방향중 하나 또는 나머지 하나에 평행한 전계 효과 방출 소자.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 정렬된 바이어스 시리즈의 어래이는 지그재그형 어래이이고,
    지그와 재그 사이에 간격이 형성되어 있는 전계 효과 방출 소자.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 선택적인 지향 방향 중 하나는 정렬된 시리즈의 지향 방향과 동일하고,
    교차하는 바이어스의 시리즈는 평행하지 않지만 그들 자체로는 정렬되어 있는 전계 효과 방출 소자.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어스는 기판층내의 구멍이고, 소결된 금속성 재료로 충진되는 전계 효과 방출 소자.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 알루미나 등의 세라믹인 전계 효과 방출 소자.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 도전성 접속부, 라인, 접속 트랙 및 상호접속 트랙 중 일부 이상은 국부적으로 상기 기판층의 재료내로 들어가 있는 전계 효과 방출 소자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 후면층의 후면상에 장착된 드라이버를 포함하는 전계 효과 방출 소자.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 기판을 통해 포스퍼 여기 라인에 대한 전기 접속을 제공하는 부가적인 바이어스 및 도전성 트랙을 포함하는 전계 효과 방출 소자.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 후면은 상기 소자를 상기 비쥬얼 디스플레이내에 납땜 접속하기 위한 외주 금속 스트라이프를 구비하는 전계 효과 방출 소자.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 후면층의 후면상에 드라이버에 전원 및 제어 신호를 공급하기 위한 전원 및 신호 공급 트랙을 포함하는 전계 효과 방출 소자.
  21. 제 2 항 또는 제 2 항에 따른 제 15 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 방출 라인과 게이트 라인을 격리시키는 평탄한 유전층과,
    상기 유전층의 이미터 라인 측면상의 저항층을 포함하는 전계 효과 방출 소자.
  22. 제 2 항 또는 제 2 항에 따른 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 게이트는 게이트 라인 스트라이프내의 원형 구멍이고,
    이미터는 상기 유전층내에서 보이드를 통해 게이트 구멍을 향해 돌출되는 뾰족한 형상을 갖는 전계 효과 방출 소자.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 전계 방출 소자와,
    상기 방출 소자 화소에 의해 선택적으로 여기될 수 있는 포스퍼 재료를 포함하느 글래스 표면판과,
    상기 표면판이 상기 방출 소자의 방출층으로부터 평행하게 이격되어 그 사이의 공간이 진공화되도록 상기 표면판을 외주를 따라 상기 방출 소자에 대하여 밀봉하는 용융된 밀봉 재료를 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 방출 소자의 방출층 반대쪽 표면에 부착된 캐리어를 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 밀봉 재료는 상기 표면판과 상기 방출 소자 사이에 직접적으로 삽입되는 비쥬얼 디스플레이.
  26. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 밀봉 재료는 상기 표면판과 상기 방출 소자 사이에 삽입된 벽상에 제공되는 비쥬얼 디스플레이.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 용융된 밀봉 재료는 외주벽상에 제공되고,
    상기 외주벽은 캐리어에 대하여 밀봉되어 그로부터 전면판으로 연장되거나, L형 단면을 가진 캐리어의 일 림(limb)을 형성하여 전면판을 향해 연장되며,
    상기 전면판은 용융된 밀봉 재료에 의해 상기 벽에 밀봉되고, 상기 방출 소자는 방출 소자의 방출층 반대쪽 표면에서 캐리어에 밀봉식으로 부착되는 비쥬얼 디스플레이.
  28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 방출 소자는 접착제에 의해 캐리어에 고정되는 비쥬얼 디스플레이.
  29. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 상기 방출 소자는 땜납에 의해 캐리어에 고정되는 비쥬얼 디스플레이.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 땜납은 고온 땝납이고,
    캐리어와 소자의 정합부는 상호보완적인 금속성 트랙을 구비하며,
    상기 금속성 트랙 중 하나에 땜납이 미리 도포되게 되는 비쥬얼 디스플레이.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서, 상기 캐리어 및 세라믹 기판의 후면층은 금속성 트랙을 포함하고,
    상기 금속성 트랙도 고온 땜납에 의해 소자에 접속되어 소자에 대한 전력 및 구동신호 접속부를 형성하는 비쥬얼 디스플레이.
  32. 제 26 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어는 세라믹 기판과 동일한 제로로 제조되며, 적층 구조를 갖는 비쥬얼 디스플레이.
  33. 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어는 고온 플라스틱 재료인 비쥬얼 디스플레이.
  34. 제 23 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융된 밀봉 재료는 용융된 글래스 프리트를 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 프리트는 사다리꼴 단면 형상 등의 경사 측면을 구비하는 비쥬얼 디스플레이.
  36. 제 23 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 전면판과 방출 소자 사이에 스페이서의 어래이를 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 스페이서 중 일부는 방출층과 포스퍼 재료의 영역 내에 제공되는 비쥬얼 디스플레이.
  38. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 스페이서 중 일부는 기판상의 방출층과 전면판상의 포스퍼 재료의 외주에 제공되는 비쥬얼 디스플레이.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 하나 이상의 외주 또는 외부 스페이서는 포스퍼 여기 라인을 위한 바이어스 또는 접촉 트랙을 포함하고, 그에 의해 포스퍼 화소가 방출 소자상에 설치된 드라이버에 의해 여기될 수 있는 비쥬얼 디스플레이.
  40. 제 36 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 방출층 및 포스퍼 재료의 영역내의 하나 이상의 스페이서, 즉, 내부 스페이서는 방출된 전자를 튕겨내는 전기적 트랙을 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 내부 스페이서는 세라믹 기판내의 홈내에 설치되는 비쥬얼 디스플레이.
  42. 제 40 항 또는 제 41 항에 있어서, 내부 스페이서는 방출 소자의 측방향으로 길이 또는 크로스부(crosses)가 짧고, 전면판을 향한 화소 라인 간격 및 테이퍼에 비해 얇아서 다른 화소와 간섭이 되지 않으며, 테이퍼형 단면을 가지는 비쥬얼 디스플레이.
  43. 제 27 항 또는 제 27 항에 따른 제 30 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 소자와 외주 캐리어벽은 캐리어상에 방출 소자를 위치시키기 위한 상호보완적인 형상을 가지는 비쥬얼 디스플레이.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 외주 캐리어벽은 간격을 형성하고,
    상기 방출 소자는 상기 방출 소자와 벽 사이에 무시할만한 간격을 갖는 상태로 끼워지는 비쥬얼 디스플레이.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 외주 캐리어벽은 상기 방출 소자 보다 큰 공간을 형성하고,
    벽 중 하나와 방출 소자는 서로 결합되어 방출 소자를 위치시키는 돌출부를 구비하며,
    상기 돌출부 사이에서 벽과 방출 소자 사이에 간격이 존재하게 되는 비쥬얼 디스플레이.
  46. 제 27 항 또는 제 27항에 따른 제 28 항 내지 제 45 항에 있어서, 복수개의 방출 소자를 포함하고,
    캐리어는 캐리어의 측면 부재들을 브리징(bridging)시키는 부가적인 부재를 구비하며,
    상기 방출 소자는 화소 정렬 상태로 배치되고 상기 브리징 부재에 의해 인접한 에지들에서 밀봉 및 지지되는 비쥬얼 디스플레이.
  47. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 따른 제 46 항에 있어서, 상기 방출 소자는 인접 에지가 화소 정렬을 위한 치수를 가지고, 외주 에지가 외주 캐리어벽과 접하는 크기를 가지는 비쥬얼 디스플레이.
  48. 제 23 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이의 최종 진공화를 위해 활성형 게터를 포함하는 비쥬얼 디스플레이.
  49. 제 45 항을 따른 제 48 항, 또는, 제 45 항을 따른 제 46 항을 따르는 제 48 항, 또는, 제 45 항을 따른 제 47 항을 따르는 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성형 게터는 방출 소자와 외주 캐리어벽 사이의 간격에 위치되는 비쥬얼 디스플레이.
  50. 제 29 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 제 46 항 내지 제 49 항에 있어서, 상기 브리징 부재와 방출 소자는 인접한 방출 소자의 회로 사이의 전기적 접점을 제공하기 위해 상호 보완적인 땜납 접점을 구비하는 비쥬얼 디스플레이.
  51. 제 23 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 적색, 녹색 및 청색 포스퍼 스폿은 각 방출 화소에 제공되고, 그에 의해 각 화소는 필요에 따라 셋 중 소정의 스폿 또는 셋 모두가 발광하도록 제어할 수 있는 비쥬얼 디스플레이.
  52. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 전계 효과 방출 소자를 제조하는 방법에 있어서,
    기판내에 바이어스 구멍의 어래이를 형성하는 단계와,
    바이어스를 형성하도록 도전성 재료로 상기 바이어스 구멍을 충진하는 단계와,
    상기 기판의 일면상에 그 위에 형성될 방출 화소의 어래이로서 배열된 복수의 이미터 및 게이트를 구비하는 방출층의 이미터를 위한 도전성 접속 라인의 시리즈를 형성하는 단계와,
    바이어스 및 일부 이상의 도전성 접속부를 상호접속되도록 배치하는 단계를 포함하는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 기판상에 이미터 라인 및 게이트 라인을 형성하는 단계는 상기 라인의 도전성 재료로 상기 각 바이어스 구멍을 충진시키는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 방출층의 반대쪽 기판의 표면상에 전기 접속 트랙을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 트랙은 각 바이어스와 상호접속되도록 위치되며,
    상기 트랙의 형성은 그들을 상기 바이어스, 각 이미터 라인 및 게이트 라인과 접속시키는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  55. 제 52 항에 따른 제 54 항에 있어서, 상기 방출층의 반대쪽의 상기 기판 표면상에 전기 접속 트랙을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 트랙은 각 바이어스와 상호접속되도록 위치되고,
    상기 트랙의 형성은 상기 바이어스 구멍을 충진시키며,
    상기 이미터 및 게이트 라인 그 뒤 형성되어 바이어스에 의해 각 전기 접속 트랙에 접속되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  56. 제 52 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 접속 트랙 또는 이미터 및 게이트 라인의 형성은 스크린 프린팅에 의해 수행되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  57. 제 52 항 내지 제 56 항에 있어서, 상기 기판의 형성은 세라믹 재료의 테이프 캐스팅에 의해 수행되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  58. 제 57 항에 있어서, 바이어스 구멍의 형성은 완성되지 않은 상태의 테이프 캐스트 세라믹 재료를 스탬핑 함으로써 수행되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  59. 제 52 항에 있어서, 전면 기판층의 이미터 라인 또는 다른 기판층의 전기 접속 트랙은 매끄러운 릴리스층상에 스크린프린팅에 의해 형성되고,
    상기 기판은 테이프 캐스팅 세라믹 제료에 의해 상기 이미터 라인 위에 형성되며,
    상기 바이어스 구멍은 스탬핑에 의해 형성되어 스크린 프린팅에 의해 충진되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  60. 제 54 항, 또는, 제 55 항, 또는, 제 54 항 또는 제 55 항 중 어느 한 항에 따른 제 56 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항, 또는, 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 플래튼 사이에서 압축되어 전기 접속 트랙이 세라믹 기판의 표면과 표면이 일치되게 되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 기판은 제 55 항의 방법과 동일하게 형성된 전기 접속 트랙 및 바이어스를 구비하는 하나 이상의 부가적인 층을 구비하고,
    상기 층들은 먼저, 개별적으로 압축에 의해 평탄화된 후, 화이어링 이전에 함께 압착되어 층간 경계면에 전기 접점을 형성하는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  62. 제 52 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 상단 표면은 상기 표면상에 이미터를 증착하기 위한 준비로서 폴리싱되는 전계 효과 방출 소자 제조 방법.
  63. 제 52 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 전계 방출 소자를 위한 기판.
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